Một số giải pháp khai thác nguồn năng lượng tái tạo tại Việt Nam

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

72
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết tổng hợp các nguồn năng lượng mới nổi bật hiện nay để giúp người đọc thấy được tiềm năng về các nguồn năng lượng mới trên thế giới và Việt Nam, qua đó nâng cao ý thức tiết kiệm năng lượng và tìm kiếm nguồn năng lượng mới trong cộng đồng; từ đó đề xuất một số giải pháp khai thác nguồn năng lượng mới ở Việt Nam.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Một số giải pháp khai thác nguồn năng lượng tái tạo tại Việt Nam

N.T.B.Hạnh, N.T.Tâm / Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Duy Tân 04(41) (2020) 21-31 21 04(41) (2020) 21-31 Một số giải pháp khai thác nguồn năng lượng tái tạo tại Việt Nam Some solutions to exploit renewable energy resources in Vietnam Nguyễn Thị Bích Hạnha,b*, Nguyễn Thế Tâma,b Bich Hanh Thi Nguyena,b*, The Tam Nguyena,b a Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Duy Tân, Đà Nẵng, Việt Nam b Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Cao, Trường Đại học Duy Tân, Đà Nẵng, Việt Nam a Faculty of Electrical-Electronic Engineering, Duy Tan University, Da Nang, 550000, Vietnam b Institute of Research and Development, Duy Tan University, Da Nang, 550000, Vietnam (Ngày nhận bài: 25/5/2020, ngày phản biện xong: 25/6/2020, ngày chấp nhận đăng: 28/8/2020) Tóm tắt Ngày nay, khi xã hội ngày càng phát triển thì nhu cầu năng lượng ngày một cao và yêu cầu con người phải tìm ra các nguồn năng lượng mới để không phải phụ thuộc vào các nguồn năng lượng hóa thạch, nhiên liệu mỏ quặng như than đá, dầu mỏ… vốn có hạn và gây ảnh hưởng đến sức khỏe của con người. Đã có nhiều hướng tiếp cận nghiên cứu, khai thác và ứng dụng năng lượng mới. Bài báo này tổng hợp các nguồn năng lượng mới nổi bật hiện nay để giúp người đọc thấy được tiềm năng về các nguồn năng lượng mới trên thế giới và Việt Nam, qua đó nâng cao ý thức tiết kiệm năng lượng và tìm kiếm nguồn năng lượng mới trong cộng đồng. Bài báo cũng đề xuất một số giải pháp khai thác nguồn năng lượng mới ở Việt Nam. Từ khóa: Năng lượng mới; năng lượng mặt trời; năng lượng gió; năng lượng sinh học. Abstract Nowadays, as society grows, the demand for energy is increasing and requires people to find renewable energy sources so that they do not have to depend on fossil energy sources, ore mines such as coal, oil, etc… which are inherently limited and affect human health. There have been many approaches to researching, exploiting and applying renewable energy, in which this article aims to summarize the current outstanding new energy sources to help us realize the potential of renewable energy sources in the world and Vietnam, raise the awareness of energy saving and find sources of new energy in the community, from which the article proposes some solutions to exploit renewable energy sources in Vietnam. Keywords: Renewable energy; solar energy; wind energy; biofuel. 1. Tổng quan về năng lượng mới khai thác và ứng dụng năng lượng mới đang 1.1. Năng lượng mới là gì? mỗi ngày một lớn mạnh. Vậy năng lượng mới là gì? Trong xã hội hiện nay, nguồn năng lượng mới đang được mọi người quan tâm và xã hội Năng lượng mới ở đây chính là các dạng đón nhận. Năng lượng mới không còn là một từ năng lượng nằm ngoài những nguồn năng mới, một khái niệm mới mà là một trào lưu lượng phổ thông, là loại năng lượng có thể tái * Corresponding Author: Faculty of Electrical-Electronic Engineering, Duy Tan University, Da Nang, 550000, Vietnam; Institute of Research and Development, Duy Tan University, Da Nang, 550000, Vietnam. Email: hanhnguyen.unilab@gmail.com
22 N.T.B.Hạnh, N.T.Tâm / Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Duy Tân 04(41) (2020) 21-31 tạo vừa mới bắt đầu đi vào khai thác tận dụng được bổ sung bởi các quá trình tự nhiên bao hoặc đang được tích cực nghiên cứu và chờ gồm năng lượng gió, năng lượng mặt trời, được phát triển, ví dụ như năng lượng mặt trời, nhiên liệu sinh học, thủy điện, năng lượng sóng năng lượng gió, năng lượng sinh khối, năng và năng lượng thủy triều mà có thể khai thác lượng địa nhiệt, năng lượng hải dương, năng bất cứ lúc nào nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển lượng khinh khí... của thế giới. 2. Hiện trạng khai thác nguồn năng lượng mới trên thế giới 2.1. Năng lượng từ biển Năng lượng từ biển có rất nhiều loại, trên mặt biển có những con sóng dạt dào, có triều cường ngày này tháng nọ, có dòng hải lưu chảy mãi, tất cả đều chứa trong đó nguồn năng lượng hải dương vô cùng tận. Tài nguyên năng lượng của biển không chỉ nhiều về chủng loại mà còn Hình 1: Năng lượng mới (Năng lượng gió, năng lượng mặt trời) lớn về trữ lượng, là kho năng lượng không thể thay thế, không bao giờ cạn kiệt trên trái đất. Các dạng năng lượng mới đều là những nguồn năng lượng tự nhiên, trực tiếp hoặc gián  Năng lượng sóng phát điện tiếp đến từ mặt trời hoặc được sinh ra từ sâu Phát điện bằng năng lượng sóng là một kỹ trong lòng đất. So với những nguồn năng lượng thuật khai thác năng lượng mới của sóng biển, nhiên liệu mỏ quặng truyền thống như than đá, nguyên lý của nó là chuyển lực của sóng thành dầu mỏ..., những nguồn năng lượng mới đều có không khí nén để tác động vào tua bin khí, tua đặc điểm ít ô nhiễm và trữ lượng lớn, có ý bin khí chuyển động sẽ kéo theo máy phát điện nghĩa quan trọng trong việc giải quyết những vận hành, từ đó năng lượng sóng được chuyển vấn đề cạn kiệt tài nguyên nhiên liệu mỏ quặng đổi thành điện năng. Điện phát được từ năng trên thế giới cũng như những vấn đề ô nhiễm lượng sóng là một loại năng lượng sạch, có thể rất nghiêm trọng hiện nay. tái tạo, không bao giờ cạn kiệt, do vậy triển 1.2. Nhu cầu về năng lượng của con người vọng phát triển rất lớn. hiện tại và tương lai  Trạm phát điện bằng năng lượng thủy triều Năng lượng đóng một vai trò quan trọng Trạm phát điện bằng năng lượng thủy triều trong đời sống của con người. Cuộc cách mạng là các trang thiết bị dùng để tận dụng năng lượng công nghiệp đầu tiên diễn ra vào cuối thế kỷ 18 thủy triều cho việc phát điện, những thiết bị này và đầu thế kỷ 19 đã thúc đẩy quá trình sản xuất và sử dụng năng lượng. Quá trình công nghiệp hóa đã làm tăng nhu cầu năng lượng trên thế giới. Trong đó nhiên liệu hóa thạch là nguồn năng lượng chính cho nền kinh tế toàn cầu. Tuy nhiên, nguồn nhiên liệu này là có hạn và gây ra những vấn đề môi trường và biến đổi khí hậu. Vì vậy con người đã tìm ra những nguồn năng lượng mới thay thế được gọi là năng lượng tái tạo. Nguồn năng lượng này liên tục Hình 2: Năng lượng từ biển
N.T.B.Hạnh, N.T.Tâm / Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Duy Tân 04(41) (2020) 21-31 23 sẽ chuyển đổi năng lượng thủy triều thành điện loại dẫn điện sinh ra dòng điện được đặt tên là năng. Trạm phát điện bằng năng lượng thủy Seebeck, còn gọi là hiệu ứng nhiệt điện. triều hiện nay là trạm điện năng lượng hải Pin nhiệt điện thường là nối vài linh kiện với dương có thể ứng dụng vào thực tế. Nguyên lý nhau, để một đầu lồi ra chỗ nguồn nhiệt, điểm là xây dựng đập nước ở eo biển hoặc những cửa nối ở đầu kia được cố định ở một môi trường sông có triều cường để hình thành nên đập chứa nhiệt độ nhất định, như thế, điện thế sinh ra sẽ nước. Khi thủy triều dâng thì bể chứa tích trữ bằng với mỗi linh kiện, từ đó có được điện nước, khi thủy triều hạ, mực nước biển thấp năng cần thiết. xuống thì xả nước trong bể chứa, lực nước tác Những thành tựu lớn của pin nhiệt điện: động vào tua-bin phát điện kéo theo máy phát điện vận hành. - Công ty nghiên cứu phát minh chip Munich của Đức đã nghiên cứu ra một loại pin Có thể nói nguồn năng lượng từ biển là vô mẫu mã mới, đó là pin nhiệt điện được làm từ tận, hiện nay nhiều nước trên thế giới đã sử kỹ thuật linh kiện bán dẫn, nó chủ yếu được cấu dụng nguồn năng lượng từ biển điển hình như: tạo từ con chip silic có thể cảm ứng nhiệt điện. - Năm 1966, tại Pháp đã xây dựng một nhà Khi mặt trước của con chip silic đặc biệt này máy điện thủy triều đầu tiên trên thế giới có cảm nhận được nhiệt độ có sự chênh lệch nhất quy mô công nghiệp với công suất 240 MW, định so với nhiệt độ mặt sau, thì thiết bị điện tử đây là một trong những nhà máy điện thủy triều bên trong sẽ sinh ra dòng định hướng, từ đó lớn nhất trên thế giới. sinh ra dòng điện từ. - Năm 1984: tại Canada đã vận hành một - Những chiếc vòng đeo tay để nạp pin điện nhà máy 20 MW, sản xuất 30 triệu KW điện thoại được làm từ hiệu ứng Seebeck có thể giúp hằng năm. cho điện thoại di động thông thường không - Trung Quốc cũng là một nước rất quan tâm phải sạc pin định kỳ. đến nguồn năng lượng sạch, hiện nay Trung  Phát điện bằng năng lượng cơ thể người Quốc có 7 nhà máy điện thủy triều đang vận hành với tổng công suất 11 MW. - Máy phát điện động tác có thể phát ra nguồn điện 1.5W, được gắn vào chỗ khuỷu tay, 2.2. Năng lượng cơ thể người có thể gom động lực được sinh ra khi khuỷu tay Năng lượng cơ thể người chủ yếu được tạo duỗi thẳng và gập lại. ra bởi 2 bộ phận, thứ nhất là nhiệt năng cơ thể, - Một vận động viên phát minh ra dụng cụ thứ 2 là năng lượng cơ học của cơ thể. Năng thu gom năng lượng khi đi bộ, đây là thiết bị lượng cơ thể là năng lượng sinh học của bản phát điện có thể thu gom năng lượng tỏa ra khi thân con người là năng lượng có thể tái tạo con người đi bộ. Thiết bị có trọng lượng trong tự nhiên. 3.5pound này được buộc vào đầu gối để thực  Pin nhiệt điện từ nguồn nhiệt năng tỏa ra từ hiện việc phát điện, nguyên lý phát điện của cơ thể người thiết bị này giống như hiện tượng năng lượng Vào năm 1821, nhà khoa học Seebeck tiến được sinh ra khi bộ phận phanh của chiếc xe hành một thí nghiệm khoa học đã phát hiện ra hơi chạy bằng động cơ hỗn hợp sử dụng phanh rằng khi ông cho 2 kim loại dẫn điện khác nhau tuần hoàn. Hai đầu gối gắn thiết bị thu gom nối thành một mạch điện kín, nếu như đặt 2 năng lượng, khi đi bộ có thể sinh ra nguồn điện điểm nối vào 2 môi trường có nhiệt độ không khoảng 5W, đủ để sạc pin cho 10 chiếc điện giống nhau, thì trong mạch điện sẽ sinh ra dòng thoại mà không hề ảnh hưởng đến việc bước đi điện. Đây là một phát hiện tuyệt vời, hiện tượng của con người. nhiệt độ không giống nhau giữa 2 đầu của kim
24 N.T.B.Hạnh, N.T.Tâm / Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Duy Tân 04(41) (2020) 21-31 khoảng 94 - 95%, phần còn lại gồm etan, pripan, butan, pentan, nitơ, dioxitcarbon, một ít sulfur (hoặc không). Vì thế, khí than khi khai thác đã đủ sạch để có thể đưa vào ống dẫn, cung cấp trực tiếp cho các hộ tiêu thụ. Trên thế giới, các tầng chứa khí than đã được phát hiện ở khắp nơi. Tập trung nhiều nhất là ở các nước có trữ lượng than lớn như Canada, Mỹ, Trung Quốc, Ấn Độ, Australia, Hình 3: Năng lượng từ cơ thể người Anh, Đức, Nga, Ukraina, Nam Phi, Indonesia... 2.3. Năng lượng từ than sạch và khí hóa than 2.4. Năng lượng mới từ bầu trời Năng lượng từ than đã được phát hiện rất  Trạm phát điện bằng năng lượng mặt trời sớm, từ 2000 năm về trước người Trung Quốc đã phát hiện và sử dụng than đá, đến thế kỷ thứ Trong vũ trụ có chứa nguồn năng lượng mặt 13 thì người Trung Quốc đã sử dụng loại “đá trời vô cùng phong phú, kỹ thuật tận dụng màu đen” này làm nhiên liệu. Tuy nhiên, trong nguồn năng lượng mặt trời để phát điện, thu quá trình khai thác năng lượng than đá sẽ gây ô gom năng lượng mặt trời trên vũ trụ đã được ra nhiễm môi trường, hệ thống sinh thái bị phá đời. Cùng với sự phát triển của kỹ thuật phát hủy, môi trường sinh thái ngày càng tệ hơn. Vì điện bằng năng lượng mặt trời, có thể tận dụng vậy yêu cầu sự ra đời của kỹ thuật than sạch. acquy năng lượng mặt trời để thu gom năng lượng mặt trời rồi chuyển hóa thành điện năng.  Kỹ thuật than sạch Kỹ thuật than sạch là cách gọi chung của kỹ thuật mới để giảm thiểu ô nhiễm môi trường và nâng cao việc gia công, tận dụng, đốt, chuyển hóa than đã một cách hiệu quả, đồng thời kiểm soát vấn đề ô nhiễm trong toàn bộ hệ thống từ khai thác đến sử dụng than, trong đó bao gồm kỹ thuật sản xuất than sạch, kỹ thuật gia công than sạch, kỹ thuật chuyển hóa than sạch hiệu quả cao, kỹ thuật đốt than sạch và phát điện hiệu quả cao, cũng như kỹ thuật xử lý ô nhiễm do việc đốt than gây ra. Hình 4: Trạm phát điện mặt trời lớn nhất  Kỹ thuật khí hóa than thế giới của Ấn Độ Khí than có nguồn gốc từ than đá, là khí đốt Phát điện bằng năng lượng mặt trời đã từ ý tự nhiên được tạo thành trong quá trình hoạt tưởng trở thành hiện thực, những lời kêu gọi động của vi sinh biến đổi than bùn thành than xây dựng, phát triển trạm phát điện bằng năng đá dưới tác động của nhiệt và áp suất. Một phần lượng mặt trời ngày càng nhiều. lượng khí này thoát vào bầu không khí trong quá trình biến đổi của than hàng triệu năm,  Năng lượng gió phần còn lại được tích tụ trong các lỗ rỗng của Gió là một dạng của năng lượng mặt trời. Gió than, đất đá ở xung quanh vỉa than và hấp thụ được sinh ra là do nguyên nhân mặt trời đốt nóng trong than. Thành phần chủ yếu trong khí than khí quyển, do trái đất xoay quanh mặt trời và do (CBM) là khí mêtan (CH4), thường chiếm sự không đồng đều trên bề mặt trái đất. Luồng gió
N.T.B.Hạnh, N.T.Tâm / Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Duy Tân 04(41) (2020) 21-31 25 thay đổi tùy thuộc vào địa hình trái đất, luồng dụng như sưởi ấm không gian và khu vực, spa nước, cây cối, con người sử dụng luồng gió hoặc và làm ấm hồ bơi, làm ấm nhà kính và đất, làm sự chuyển động năng lượng cho nhiều mục đích ấm hồ nuôi trồng thủy sản, sấy trong quy trình như: đi thuyền, thả diều và phát điện. công nghiệp và làm tan tuyết. Năng lượng gió được mô tả như một quá  Công nghệ địa nhiệt trình, nó được sử dụng để phát ra năng lượng Có ba loại nguồn địa nhiệt chính là: nguồn cơ hoặc điện. Tua bin gió sẽ chuyển đổi từ thủy nhiệt nhiệt độ cao (nguồn từ núi lửa), động lực của gió thành năng lượng cơ. Năng nguồn thủy nhiệt nhiệt độ trung bình và thấp, lượng cơ này có thể sử dụng cho những công đá nóng. Mỗi loại nguồn sử dụng công nghệ việc cụ thể như là bơm nước hoặc các máy sản xuất điện và nhiệt khác nhau. nghiền lương thực hoặc cho một máy phát có  Flash Steam Plants (nhà máy hơi dãn áp), thể chuyển đổi từ năng lượng cơ thành năng đóng góp khoảng 2/3 công suất lắp đặt địa lượng điện. nhiệt hiện nay, được sử dụng ở các hồ nước Từ lâu CHLB Đức đã nổi tiếng là nước công có nhiệt độ trên 180°C. nghiệp hàng đầu thế giới chủ trương phát triển  Dry steam plants (nhà máy hơi khô), đóng mạnh năng lượng tái tạo, trong đó có năng góp khoảng 1/4 công suất địa nhiệt hiện lượng gió. Từ năm 1991, nước Đức đã có mức nay, nhà máy sử dụng trực tiếp hơi nước giá ưu đãi đối với năng lượng gió. Đến năm khô được bơm từ các giếng sản xuất đến 2000, Luật Năng lượng tái tạo của Đức (EEG) nhà máy và sau đó qua các tua bin. bắt đầu có hiệu lực, quy định cụ thể mức giá ưu đãi đối với mỗi kW điện gió. Chính sách này đã  Binary cycle plants (nhà máy chu kỳ nhị tác động tích cực tới việc phát triển năng lượng phân) là nhóm nhà máy địa nhiệt phát triển gió của Đức. Chỉ trong vòng 10 năm (2001 - nhanh nhất bởi vì chúng có thể sử dụng các 2010) tổng công suất lắp đặt tăng từ 8.754 MW nguồn nhiệt thấp và trung bình phổ biến hơn. (năm 2001) lên 27.214 MW (năm 2010), chiếm 3. Tiềm năng năng lượng mới của Việt Nam 25% công suất điện gió thế giới và đứng thứ hai Tại Việt Nam, nhu cầu sử dụng năng lượng sau nước Mỹ. cũng đang ngày càng tăng, trong khi đó nguồn 2.5. Năng lượng địa nhiệt nhiên liệu hóa thạch trong nước đang cạn kiệt Năng lượng địa nhiệt có thể cung cấp các dần do khai thác và sử dụng mạnh mẽ. Theo nguồn thủy nhiệt ở nhiệt độ cao, các hệ thống Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN), hiện nay tầng nước ngầm sâu với nhiệt độ trung bình và tốc độ tiêu thụ điện năng của Việt Nam có xu thấp, nguồn đá nóng. Năng lượng địa nhiệt hướng tăng gấp đôi so với mức tăng trưởng thường sản xuất điện phụ tải, vì nó không bị GDP. Vì điện năng được sản xuất từ thủy điện ảnh hưởng bởi thời tiết và thay đổi theo mùa. và nhiệt điện chưa đủ đáp ứng nhu cầu nên đã Những yếu tố công suất của các nhà máy điện tạo áp lực cho ngành năng lượng Việt Nam, do địa nhiệt mới có thể đạt tới 95%. Trong năm đó cần có chiến lược phát triển dài hạn, trong đó 2012, công suất điện địa nhiệt trên toàn cầu là phát triển năng lượng tái tạo là lựa chọn đúng 11,4 GW và sản xuất khoảng 72 TWh điện. đắn nhằm đáp ứng nhu cầu năng lượng quốc gia Điện địa nhiệt đáp ứng 25% tổng nhu cầu điện đồng thời hướng đến sự phát triển bền vững. ở Iceland, El Salvador (22%), Kenya và Với lợi thế về điều kiện tự nhiên và khí hậu Philipin (mỗi nước 17%), và Costa Rica (13%). của Việt Nam như bờ biển dài 3.200 km dọc Đối với hệ thống sưởi, phạm vi sử dụng nguồn đất nước, cùng với nguồn năng lượng thủy địa nhiệt rộng hơn, có thể sử dụng cho các ứng triều, năng lượng sóng và năng lượng gió dồi
26 N.T.B.Hạnh, N.T.Tâm / Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Duy Tân 04(41) (2020) 21-31 dào, lượng ánh sáng mặt trời được phân bổ Mức 2: Khu vực có bức xạ trung bình năm nhiều nhất trong năm ở khắp các vùng miền từ 3,8 ÷ 4,8 kWh/m2/ngày. trong cả nước và nguồn nguyên liệu sinh khối Mức 3: Khu vực có bức xạ trung bình năm từ phát triển nông - lâm nghiệp đã tạo ra nguồn từ 3,2 ÷ 3,7 kWh/m2/ngày. nguyên liệu dồi dào cho phát triển năng lượng Mức 4: Khu vực có bức xạ trung bình năm tái tạo. Vì vậy, tiềm năng về năng lượng mới từ 3,2 kWh/m2/ngày trở xuống. của Việt Nam rất lớn, việc nghiên cứu và tìm ra các công nghệ để khai thác và tái tạo các nguồn Với các khu vực ở mức 1 thì khai thác và sử năng lượng là nhiệm vụ cấp thiết. dụng năng lượng mặt trời đạt hiệu quả cao, mức 2 đạt hiệu quả, mức 3 bình thường, mức 4 thì 4. Các nguồn năng lượng mới ở Việt Nam không có hiệu quả. 4.1. Năng lượng sinh khối Theo số liệu thống kê của Trung tâm Khí Việt Nam là nước có tiềm năng rất lớn về tượng Thuỷ văn Quốc gia về số giờ nắng (số nguồn năng lượng sinh khối từ chất thải nông liệu bình quân 20 năm) ở Việt Nam, thì có thể nghiệp, rác, nước thải đô thị... Tiềm năng này chia thành 3 khu vực như sau: phân bổ rộng khắp trên toàn quốc. Một số dạng Khu vực 1: Các tỉnh vùng Tây Bắc (Sơn La, sinh khối có thể sản xuất điện hoặc áp dụng Lai châu): Số giờ nắng tương đối cao từ 1897 ÷ công nghệ đồng phát năng lượng (sản xuất cả 2102 giờ/năm. điện và nhiệt). Lượng sinh khối khổng lồ này, Khu vực 2: Các tỉnh còn lại của miền Bắc và nếu không được xử lý sẽ là nguồn ô nhiễm lớn một số tỉnh từ Thanh Hóa đến Quảng Bình. Số và phát sinh liên tục, gây nên những ảnh hưởng giờ nắng trung bình năm từ 1400 ÷ 1700 nghiêm trọng đến các hệ sinh thái (đất, nước và giờ/năm. không khí) cũng như sức khỏe con người. Khu vực 3: Các tỉnh từ Huế trở vào: Số giờ Hằng năm, tại Việt Nam có gần 60 triệu tấn nắng cao nhất cả nước từ 1900 ÷ 2900 giờ/năm. sinh khối từ phế phẩm nông nghiệp trong đó 40% được sử dụng đáp ứng nhu cầu năng lượng Theo đánh giá, những vùng có số giờ nắng từ cho hộ gia đình và sản xuất điện. Theo số liệu 1800 giờ/năm trở lên thì được coi là có tiềm tính toán, cứ 5 kg trấu tạo ra 1 kWh điện, như năng để khai thác sử dụng. Đối với Việt Nam, vậy với lượng trấu hàng triệu tấn, mỗi năm Việt thì tiêu chí này phù hợp với nhiều vùng, nhất là Nam có thể thu được hàng trăm MW điện. Phế các tỉnh phía Nam. phẩm nông nghiệp rất dồi dào ở vùng Đồng 4.3. Năng lượng gió bằng sông Cửu Long, chiếm khoảng 50% tổng Với hơn 3.000 km bờ biển và thuộc khu vực sản lượng phế phẩm nông nghiệp toàn quốc và khí hậu nhiệt đới gió mùa, Việt Nam được đánh vùng Đồng bằng sông Hồng với 15% tổng sản giá là quốc gia có tiềm năng năng lượng gió lượng toàn quốc. khá tốt. Tuy nhiên, như nhiều quốc gia đang Việt Nam có tiềm năng to lớn để phát triển phát triển khác, tiềm năng năng lượng gió của điện sinh khối cả trong hiện tại và tương lai. Việt Nam vẫn chưa được lượng hóa ở mức độ 4.2. Năng lượng mặt trời phù hợp. Cho đến nay nguồn dữ liệu về gió chủ yếu vẫn là từ các trạm khí tượng thủy văn. Tốc Tổ chức năng lượng tái tạo của các nước độ gió trung bình năm thu thập được từ các ASEAN đã phân loại tiềm năng năng lượng mặt trạm này tương đối thấp, khoảng 2-3 m/s ở khu trời thành 4 mức như sau: vực đất liền. Khu vực ven biển, tốc độ gió khá Mức 1: Khu vực có bức xạ trung bình năm hơn từ 3 đến 5 m/s. Ở khu vực các đảo, tốc độ trên 4,8 kWh/m2/ngày. gió trung bình có thể đạt 5 đến 8 m/s [2, 3, 4].
N.T.B.Hạnh, N.T.Tâm / Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Duy Tân 04(41) (2020) 21-31 27 Tuy nhiên, số liệu từ các trạm khí tượng là nhật triều). Nhiều chỗ có hai lần cao nhất và thuỷ văn nhìn chung không có độ chính xác cao hai lần thấp nhất trong một ngày. Nhiều chỗ có và ít tính đại diện cho khu vực, do vị trí đo cả hai chế độ trên với chiều cao khác nhau. thường ở trong thành phố và thị trấn và độ cao 4.5. Năng lượng địa nhiệt đo thấp, khoảng 10m với tần suất đo 4 lần/ngày. Trước vấn đề này, năm 2001, Ngân Khai thác năng lượng địa nhiệt ở Việt Nam hàng Thế giới (WB) đã khởi xướng đề án xây có hiệu quả về kinh tế, có khả năng thực hiện dựng bản đồ năng lượng gió cho bốn quốc gia và thân thiện với môi trường, nhưng trước đây gồm Campuchia, Lào, Thái Lan và Việt Nam. bị giới hạn về mặt địa lý đối với các khu vực Nghiên cứu này dựa vào số liệu từ các trạm khí gần các ranh giới kiến tạo mảng. Các tiến bộ tượng thuỷ văn cùng với mô hình mô phỏng để khoa học kỹ thuật gần đây đã từng bước mở đánh giá tiềm năng năng lượng gió tại độ cao rộng phạm vi và quy mô của các tài nguyên 65m và 30m, tương ứng với độ cao của tua bin tiềm năng này, đặc biệt là các ứng dụng trực gió nối lưới và tua bin gió lưới độc lập. Theo tiếp như dùng để sưởi trong các hộ gia đình. nghiên cứu này, Việt Nam là nước có tiềm năng Các giếng địa nhiệt có khuynh hướng giải năng lượng gió tốt nhất trong 4 nước với 39% phóng khí thải nhà kính bị giữ dưới sâu trong lãnh thổ có tốc độ gió lớn hơn 6m/s tại độ cao lòng đất, nhưng sự phát thải này thấp hơn nhiều 65m, tương đương với 513 GW. Đặc biệt, hơn so với phát thải từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch 8% lãnh thổ, tương đương 112 GW được đánh thông thường. Công nghệ này có khả năng giúp giá là có tiềm năng năng lượng gió tốt. giảm thiểu sự nóng lên toàn cầu nếu nó được triển 4.4. Năng lượng thủy triều khai rộng rãi. Mặc dù Việt Nam có bờ biển rất dài, nhưng Mặc dù nguồn địa nhiệt chưa được điều tra nguồn năng lượng sóng và thủy triều cho đến và tính toán kỹ. Tuy nhiên, với số liệu điều tra nay chưa có đóng góp đáng kể vào hệ thống do và đánh giá gần đây nhất cho thấy tiềm năng đầu tư khai thác nguồn năng lượng này ở Việt điện địa nhiệt ở Việt Nam có thể khai thác đến Nam còn rất khiêm tốn. Tuy có nhiều thiết kế trên 300MW. Khu vực có khả năng khai thác để khai thác sóng biển và dòng hải lưu nhưng hiệu quả là miền Trung. tất cả đang ở giai đoạn thử nghiệm. Những thiết 5. Đề xuất một số giải pháp nghiên cứu và kế này có ưu điểm là không ảnh hưởng đến các khai thác nguồn năng lượng mới ở Việt Nam công trình lớn về điện thủy triều, hoặc ảnh 5.1. Các chính sách hỗ trợ của nhà nước hưởng đến tầm nhìn và động vật hoang dã như các trại điện gió ở ngoài khơi. Việt Nam là một nước có tiềm năng lớn về Việt Nam có 3.200km bờ biển nhưng chỉ có nguồn năng lượng tái tạo nhưng cho đến nay số 12 trạm đo thủy triều (mặc dù đã được bổ sung các dự án thực hiện còn rất ít, tỷ trọng điện tái 57 trạm di động). Các trạm khí tượng thủy văn tạo trong tổng lượng điện sản xuất là không cũng đo tốc độ, hướng các dòng hải lưu, biên đáng kể, vì vậy nhà nước cần có các chính sách độ và pha của sóng thủy triều xung quanh các khuyến khích để thúc đẩy phát triển năng lượng đảo Bạch Long Vỹ, Cô Tô, Cát Bà, Hòn Dấu, tái tạo như: Phú Quốc, Hoàng Sa, Trường Sa v.v... Những - Tăng cường giáo dục, tuyên truyền phổ số liệu đo này cho thấy dòng thủy triều lớn nhất biến thông tin, vận động cộng đồng, nâng cao là từ 0,74m/s đến 0,84 m/s [5]. Thủy triều có nhận thức, thúc đẩy sử dụng năng lượng sạch, những đặc tính khác nhau: một số chỗ có thủy năng lượng tiết kiệm và hiệu quả. triều lớn nhất và nhỏ nhất trong một ngày (gọi
28 N.T.B.Hạnh, N.T.Tâm / Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Duy Tân 04(41) (2020) 21-31 - Hỗ trợ các doanh nghiệp sản xuất công lượng tái tạo phần lớn chưa chế tạo được trong nghiệp nâng cấp, cải tiến, hợp lý hóa dây nước mà phải nhập khẩu. Các dịch vụ sau lắp chuyền công nghệ nhằm sử dụng năng lượng đặt chưa có, đặc biệt là ở vùng nông thôn và tiết kiệm và hiệu quả; Phát triển các tiêu chuẩn vùng sâu, vùng xa. Thực trạng áp dụng công và dán nhãn chứng nhận sản phẩm tiết kiệm nghệ hiện nay ở Việt Nam còn gặp nhiều khó năng lượng cho một số sản phẩm sử dụng năng khăn, như: lượng được lựa chọn. - Công nghệ điện gió đang trải qua những - Tăng cường thực hiện một số dự án kỹ thay đổi nhanh chóng, đặc biệt về gam công thuật - công nghệ sử dụng nhiên liệu, nhiệt và suất (10 năm trước công suất tiêu chuẩn là điện cụ thể, thích hợp cho từng đối tượng thực 250kW thì ngày nay phổ biến là từ 1 đến tế, chú trọng việc trang bị dây chuyền công 2MW), ngoài ra còn phải kể đến những tiến bộ nghệ tận dụng nhiệt thừa từ khói thải các lò hơi trong khoa học vật liệu. Tuy nhiên đối với Việt công nghiệp, tiết kiệm năng lượng trong sử Nam, cho đến nay chưa có công nghệ hoàn dụng động cơ điện, điều hòa và thông gió, chế chỉnh nào được thử nghiệm ở các điều kiện khí biến nông, thủy sản... hậu đặc trưng (như bão, độ ẩm cao, các thông - Triển khai cuộc vận động xây dựng mô số khí quyển...). Ngoài ra, còn thiếu kinh hình “Sử dụng tiết kiệm năng lượng”. Khai thác nghiệm về lựa chọn thiết bị đồng bộ, kỹ năng tối ưu năng lực của phương tiện, thiết bị giao khai thác, vận hành và bảo dưỡng, kể cả điện thông, giảm thiểu lượng nhiên liệu tiêu thụ, hạn gió quy mô nhỏ. chế lượng phát thải ô nhiễm vào môi trường - Các dự án điện nối lưới, mặc dù các công cho người dân. nghệ điện sinh khối được kiểm chứng và có - Có cơ sở pháp lý và qui chế rõ ràng làm cơ hiệu suất cao đã được áp dụng trên thế giới, sở cho điều tra, thăm dò, khảo sát, khai thác sử nhưng chúng còn chưa được biết đến nhiều ở dụng các nguồn năng lượng tái tạo theo hướng Việt Nam (như điện trấu, các công nghệ khí khuyến khích họ sử dụng và sản xuất năng hoá, thu hồi khí mê tan tại các bãi rác, đốt rác lượng từ các nguồn này trong cộng đồng cư dân thải sinh hoạt...). Hiện nay, không có các công nông thôn, miền núi. ty trong nước cung cấp các công nghệ điện sinh khối. Hầu hết các công nghệ đều phải nhập - Có cơ chế tài chính hiệu quả nhằm giúp khẩu. Các dịch vụ tư vấn và kỹ thuật đối với cho các hộ nông thôn và miền núi, các nhà đầu các công nghệ điện sinh khối còn hạn chế, đặc tư, các hợp tác xã hoặc chính quyền địa phương biệt là dịch vụ bảo dưỡng và sửa chữa sau khi có thể nhận được những khoản đầu tư ban đầu lắp đặt. cho năng lượng tái tạo dưới hình thức tín dụng - Các công nghệ khác cũng còn nhiều rào trợ cấp hoặc các khoản vay ưu đãi thích đáng, cản, đang nổi lên trong thời gian gần đây, như nhằm giúp họ vượt qua những chi phí ban đầu khí sinh học, pin mặt trời, năng lượng thủy triều thường là lớn để phát triển ứng dụng công nghệ và sóng. Sản xuất nhiệt và điện từ khí sinh học năng lượng tái tạo và đối phó với những rủi ro còn gặp những rào cản về mặt công nghệ như trong quá trình ứng dụng này. các thiết bị sử dụng (bếp, đèn, máy phát 5.2. Nâng cao trình độ áp dụng công nghệ điện...), chủ yếu còn chế tạo thủ công hoặc cải trong cộng đồng tạo từ các thiết bị sử dụng khác. Do đó, chất Hiện nay ở Việt Nam còn thiếu các doanh lượng và độ tương thích của thiết bị chưa được nghiệp thương mại cung cấp các thiết bị năng tiêu chuẩn hóa. lượng tái tạo và dịch vụ điện liên quan đến Do những thực trạng tồn tại trong việc khai năng lượng tái tạo. Do vậy, các công nghệ năng thác và áp dụng nguồn năng lượng mới, nhu
N.T.B.Hạnh, N.T.Tâm / Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Duy Tân 04(41) (2020) 21-31 29 cầu về nâng cao trình độ áp dụng công nghệ Từ cuộc thi này, các bạn sinh viên mà điển năng lượng tái tạo là một nhu cầu cấp thiết hiện hình là sinh viên Trường Đại học Duy Tân đã nay, để giải quyết vấn đề này về lâu dài cần đưa có nhiều ý tưởng đề xuất cho cuộc thi giúp tìm thêm mục tiêu giảng dạy về nguồn năng lượng kiếm, khai thác và tái tạo năng lượng nhằm xây mới trong chương trình giáo dục, đặc biệt là dựng thành phố phát triển bền vững trong một số ngành đào tạo ở đại học và sau đại Một số ý tưởng tạo năng lượng mới từ cuộc học như Điện - Điện tử, Năng lượng để xây thi Go-green in the city: dựng đội ngũ đáp ứng được hiểu biết về công  Tái tạo năng lượng bằng phanh trên xe gắn nghệ và cung cấp các dịch vụ bảo dưởng, sửa máy chữa và lắp đặt sau khi triển khai hệ thống. Tái tạo năng lượng phanh trên xe gắn máy là Xuất phát từ thực tế và nhận thức được vai ý tưởng xuất phát từ thực tế giao thông hiện trò quan trọng của năng lượng mới, tiết kiệm nay của Việt Nam. Trong tham gia giao thông, năng lượng trong cộng đồng, trong chương nhất là với điều kiện đường phố đông đúc như trình giảng dạy của ngành Điện - Điện tử ở các thành phố lớn, đô thị của Việt Nam, thì (chuẩn PNU - Trường Đại học Duy Tân) đã việc sử dụng phanh xe là rất thường xuyên. Chỉ đưa vào giảng dạy các môn học về nguồn năng cần đi tầm trăm mét là phải phanh một lần. Khi lượng mới, nhằm đào tạo ra các sinh viên có phanh xe, lực ma sát của phanh với vành xe khả năng áp dụng công nghệ và hỗ trợ các dịch hoặc đĩa phanh được tạo ra rất nhiều đặc biệt là vụ lắp đặt nguồn năng lượng mới cho cộng khi đi ở tốc độ cao. Đây chính là những năng đồng. Ngoài ra, các cơ quan ban ngành, các lượng hao phí, năng lượng hao phí này hoàn trường đại học cần tích cực tham gia các toàn có thể tận dụng được. Nếu tái tạo lại được chương trình, hiệp định về hệ thống năng lượng nguồn năng lượng hao phí này, thì có thể tiết mặt trời, hệ thống năng lượng gió, hệ thống kiệm được rất nhiều trong việc sử dụng các năng lượng đại dương của Ủy ban Năng lượng nguồn năng lượng khác tương ứng. quốc tế (IEA)... để đuổi kịp với sự phát triển công nghệ năng lượng mới trên thế giới. Thiết kế của “bộ tái tạo năng lượng bằng phanh” có thể tháo lắp dễ dàng theo tiêu chí 5.3. Tổ chức các cuộc thi để thu thập ý tưởng không ảnh hưởng đến phần cứng của xe. về nguồn năng lượng mới Nguyên lý hoạt động của sản phẩm: Mỗi khi Để nâng cao ý thức tiết kiệm năng lượng và ta bóp hoặc nhấn phanh thì dynamo được áp tìm kiếm nguồn năng lượng mới, chúng ta cần vào vành xe ma sát và tạo ra năng lượng điện. tổ chức các cuộc thi trong cộng đồng. Cuộc thi Năng lượng này sẽ được tích trữ lại vào pin và Giải pháp xanh cho thành phố (Go Green in the được ổn định dòng bằng một bộ mạch ổn áp. City) của Tập đoàn Schneider Electric là sự kiện truyền tải thông điệp về sự cần thiết của “Bộ tái tạo năng lượng bằng phanh trên xe quản lý và tiết kiệm năng lượng thông minh gắn máy” sẽ góp phần vào việc tái tạo lại nguồn cho các thành phố và cộng đồng. Cuộc thi có ý năng lượng hao phí trên và lượng điện năng này nghĩa rất lớn, mang tính giáo dục, tuyên truyền sẽ được dùng để cung cấp cho các thiết bị như phổ biến thông tin, vận động cộng đồng, nâng sạc điện thoại, thắp sáng hoặc được sử dụng cao nhận thức, thúc đẩy sử dụng năng lượng cho các thiết bị còi, đèn trên xe... Đồng thời sạch, năng lượng tiết kiệm và hiệu quả. Cuộc thi một hệ thống truyền động điện cũng cho phép có tầm ảnh hưởng lớn và nâng cao được ý thức tiết phanh tái sinh tăng hiệu quả tiêu thụ nhiên liệu, kiệm năng lượng và tìm kiếm các nguồn năng giảm mức độ bào mòn và kéo dài tuổi thọ cho lượng mới từ các bạn sinh viên và cộng đồng. phanh xe.
30 N.T.B.Hạnh, N.T.Tâm / Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Duy Tân 04(41) (2020) 21-31  Nguồn thải nhiệt xanh  Năng lượng tái tạo từ quả cầu hút nhiệt Nhiệt thải từ động cơ xe máy hiện nay chính Quả cầu hút nhiệt (còn gọi là quả cầu thông là một trong những nguồn năng lượng thừa thải gió) là một thiết bị cơ khí công nghiệp vận hành vô cùng tiềm năng để có thể tái tạo trở lại sang dựa trên nguyên tắc đối lưu không khí (không một dạng năng lượng khác có thể sử dụng được khí nóng di chuyển lên trên, không khí lạnh di và mục tiêu chính là chuyển Nhiệt thải từ ống chuyển xuống dưới) lấy gió tự nhiên, hút khí bô xe máy sang điện năng. Nguồn điện này đủ nóng trong nhà ra và đưa gió mát từ ngoài vào. có để sạc được các thiết bị điện tử cũng như cấp Nhờ ưu điểm gọn nhẹ, dễ dàng lắp đặt, chi phí nguồn cho hệ thống phụ tải của xe. Việt Nam là thấp, không tốn không gian trong nhà ở đặc biệt một trong số những nước có lượng tiêu thụ xe là không tốn điện năng như điều hòa nên ở Việt máy đứng thứ 2 trên thế giới với hơn 55 triệu xe Nam rất được ưu chuộng và được lắp đặt rất máy hiện hành vì vậy đây cũng chính là lợi thế nhiều. Dựa vào những ưu điểm này chúng ta rất lớn để phát triển đề án Nguồn nhiệt thải xanh tận dụng hiện tượng đối lưu không khí làm này. Yếu tố chính của cơ cấu chuyển nhiệt ống quay quả cầu. Với một động cơ phát điện được bô sang điện năng này chính là Sò nóng lạnh. lắp đặt ngay trên trục quay. Khi quả cầu hoạt Sò nóng lạnh hiện nay được ứng dụng trong động sẽ tạo ra năng lương điện đủ để thắp sáng cơ cấu làm lạnh của hầu hết các thiết bị gia các thiết bị điện cũng như phục vụ các sinh dụng hiện nay như: Tủ lạnh, Máy điều hòa,... hoạt khác. Nhưng ít ai biết được rằng nếu đảo ngược cơ Cùng với đối lưu không khí, gió cũng là một cấu hoạt động của nó có thể thu được dòng điện yếu tố có thể tận dụng được nên quả cầu sẽ nếu sò nóng lạnh được tiếp xúc nguồn nhiệt. Đó chạy với tốc độ rất nhanh. Sản phẩm hoàn thiện là thay vì chúng ta cấp điện thông thường để sò và được đưa vào thử nghiệm cho hoạt động ổn thực hiện chức năng làm lạnh của nó thì ngược định và khá hiệu quả. Về hiệu quả kinh tế, sản lại, ta sẽ đặt mặt nóng của Sò nóng lạnh vào bề phẩm hiện tại đã có thể thắp sáng bóng đèn, nếu mặt nóng của ống bô, và mặt lạnh còn lại được được áp dụng vào thực tế và nâng cao năng tản nhiệt tốt thì sẽ sinh ra một dòng điện tương suất, sẽ có thể tạo ra lượng điện đủ thắp cho các đối lớn (tùy thuộc vào nhiệt độ bề mặt tiếp xúc bóng đèn ban công, đèn trần hoặc bóng đèn và công suất của Sò nóng lạnh). sinh hoạt từ chính nguồn điện do sản phẩm tạo ra. Vì vậy hiệu quả kinh tế của sản phẩm này đem lại là rất đáng kể. Hình 5: Sử dụng Sò nóng lạnh ứng dụng trong nguồn thải nhiệt xanh Sau đó, dòng điện này được sạc thẳng vào acquy xe hoặc sạc vào các thiết bị smartphone, sạc dự phòng... tùy vào mục đích sử dụng. Hình 6: Ý tưởng “năng lượng tái tạo từ quả cầu hút nhiệt”
N.T.B.Hạnh, N.T.Tâm / Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Duy Tân 04(41) (2020) 21-31 31 6. Kết luận của người dân cũng như sự chấp nhận của họ sẽ Năng lượng có vai trò vô cùng quan trọng giúp chúng ta vượt qua những chướng ngại để trong sự phát triển của mỗi Quốc gia và là một thay đổi, những trở ngại đó thuộc về mặt chính trong các nhu cầu thiết yếu đối với sinh hoạt trị và xã hội. Năng lượng mới đang tiến đến của con người. Khai thác năng lượng mới phía trước chúng ta, đang được ứng dụng rộng không chỉ ảnh hưởng đến cơ cấu năng lượng rãi trong cuộc sống. Ứng dụng năng lượng mới mà ảnh hưởng đến cơ cấu kinh tế và mô hình sẽ thay đổi môi trường sống của con người và phát triển kinh tế của một thành phố, một khu môi trường sinh thái của Trái Đất. Năng lượng vực, một đất nước và thậm chí là toàn xã hội. mới được ứng dụng khiến cho thành phố trở Khai thác năng lượng mới, có thể giảm thiểu nên sạch đẹp hơn, khiến nông thôn trở nên tiêu hao nhiên liệu mỏ quặng như than đá, dầu trong xanh hơn, cuộc sống của người dân từ mỏ..., giảm thiểu lượng khí thải nhà kính, khiến thành thị đến nông thôn ngày càng tốt đẹp hơn. cho nền kinh tế của một khu vực và một quốc Tài liệu tham khảo gia đi vào con đường phát triển bền vững và [1] Bùi Đức Hùng, Nguyễn Thị Thu Hằng, “Năng lượng thân thiện với môi trường. mới”, Nhà xuất bản Bách Khoa Hà Nội, 2017 [2]. IEVN (2007) Viện Năng lượng, Quy hoạch năng Đương nhiên việc khai thác, phát triển và lượng gió các tỉnh duyên hải miền Bắc. ứng dụng năng lượng mới không phải luôn luôn [3]. PECC4 (2006) Công ty tư vấn điện 4, Quy hoạch suôn sẻ, mà nó là cả một quá trình dài và nhiều năng lượng gió các tỉnh duyên hải miền Trung, 2006. khó khăn, có rất nhiều vấn đề kỹ thuật cần giải [4]. PECC3 (2006) Công ty tư vấn điện 3, Quy hoạch quyết, rất nhiều khâu kỹ thuật đang chờ được năng lượng gió các tỉnh duyên hải miền Nam. đột phá. [5]. IEVN (2007) Viện Năng lượng, Nghiên cứu tổng quan điện thủy triều ở Việt Nam. Những năm gần đây, nhiều vùng miền khác [6] IEA (2014) Renewable Energy - cũng đang hướng tới việc sử dụng năng lượng http://www.iea.org/topics/renewables/ [7] Biofuels (2010) Biofuels: The fuel of the future tái tạo và ngày càng nhiều người nhận thấy lợi [Online] http://biofuel.org.uk/[Accessed 10 March ích của việc này. Sự tăng lên trong nhận thức 2013]